Jak duży jest „zbiornik paliwa” w pojeździe elektrycznym?

Opening

Entuzjaści pojazdów elektrycznych często zadają dwa całkowicie uzasadnione pytania: „Dlaczego większość pojazdów elektrycznych ma elektronicznie ograniczoną prędkość maksymalną?” oraz „Dlaczego zasięg jest niższy w porównaniu z podobnym samochodem z silnikiem spalinowym?”.

Odpowiedź na te pytania wymaga zbadania gęstości energii różnych paliw napędowych i oczywiście porównywalnej energii zmagazynowanej w zestawie akumulatorów wysokiego napięcia, który zazwyczaj napędza silnik(i) pojazdu elektrycznego.

Zawartość energetyczna benzyny i oleju napędowego

Zacznijmy od wartości energetycznej dwóch najpopularniejszych paliw na świecie. Jeden litr benzyny ma wartość energetyczną 9 kWh, a jeden litr oleju napędowego prawie 10 kWh. Dla porównania, typowy samochód kompaktowy ze skromnym 40-litrowym zbiornikiem paliwa, jeśli jest to benzyna, oznacza, że ​​przewozi 360 kWh energii, a jeśli jest to olej napędowy, odpowiednik wynosi 400 kWh.

Zawartość energii w akumulatorze wysokiego napięcia

Typowy akumulator wysokiego napięcia w pojeździe kompaktowym ma obecnie zawartość energii netto od 50 do 80 kWh. Netto jest tutaj słowem kluczowym, ponieważ cała energia zawarta w akumulatorze wysokiego napięcia nie jest dostępna dla układu napędowego. W opakowaniu znajduje się niezbędny bufor górny i dolny. Górny bufor jest zawsze niższy niż dolny bufor, ponieważ głębokie rozładowanie pakietu akumulatorów wysokiego napięcia może być katastrofalne, dlatego producenci są nieco bardziej hojni w przypadku dolnego bufora. Ogólnie rzecz biorąc, im wyższy bufor, tym dłużej wytrzymuje bateria. Jest to bardzo trudny problem dla producentów, ponieważ większy bufor oznacza mniej energii netto dostępnej do poruszania pojazdem, dlatego są zmuszeni zwiększyć ją o większą liczbę modułów, co z kolei zwiększa wagę i wymagania przestrzenne w samochodzie. Kwestia bufora jest bardzo istotna, dlatego producenci sugerują, aby przy codziennym użytkowaniu poziom naładowania akumulatora utrzymywał się w granicach 20-80%. W ten sposób jesteśmy w stanie zwiększyć górny i dolny bufor, po prostu dostosowując nasze nawyki ładowania.

Porównanie sposobów napędu

W poniższej tabeli porównujemy trzy sposoby napędu w tym samym samochodzie - benzynę, olej napędowy i elektryczny oraz równoważną zawartość energii pomiędzy „paliwami”. Jako przykład posłużyliśmy się Peugeotem 208, ale liczby są podobne w przypadku innych samochodów dostępnych w różnych wersjach paliwowych. Dla łatwiejszego bezpośredniego porównania przeliczyliśmy wszystkie paliwa na kWh.

Wrap-up

Przy dzisiejszej technologii akumulatorów typowy zbiornik paliwa w pojeździe z silnikiem spalinowym przenosi prawie dziesięciokrotnie więcej energii niż typowy akumulator. Z drugiej strony znacznie wyższa wydajność pomaga pojazdowi elektrycznemu. Z powyższej tabeli łatwo możemy zobaczyć, że samochód elektryczny potrzebuje prawie trzy razy mniej energii niż równoważny samochód z silnikiem spalinowym na ten sam przebyty dystans, czego można się spodziewać, ponieważ silnik elektryczny może osiągnąć sprawność do 94%, podczas gdy nowoczesne silniki benzynowe i wysokoprężne z turbodoładowaniem i bezpośrednim wtryskiem paliwa osiągają sprawność do 38-40%. Ile zatem energii potrzebują pojazdy elektryczne, aby mieć porównywalny zasięg? Bazując na powyższej tabeli, potrzebujemy 128 kWh, aby dopasować model benzynowy i 158 kWh, aby uzyskać równy zasięg z silnikiem Diesla. Rzeczywista liczba jest jeszcze wyższa, ponieważ jeśli mamy w samochodzie tego rodzaju akumulator, utrata masy będzie ogromna, a zużycie energii elektrycznej wzrośnie. Zatem posiadanie takiego samego zasięgu jak w przypadku pojazdu ICE jest praktycznie niemożliwe przy obecnej technologii akumulatorów. Jednak wczesne dowody sugerują, że akumulatory półprzewodnikowe mogą w znaczący sposób wypełnić tę lukę. Powinny też znacząco pomóc w innej powiązanej kwestii – ładowaniu.

Porównanie mocy ładowania pomiędzy paliwami możesz zobaczyć w poniższej tabeli.

Najbardziej zaawansowane obecnie pojazdy elektryczne mogą ładować mocą do 270 kW. Równoważna moc „ładowania” 50-litrowego zbiornika wynosi 13 500 kW w przypadku benzyny i 15 000 kW w przypadku oleju napędowego. Dzieje się tak dlatego, że czas „ładowania” w przypadku pojazdu ICE wynosi około 2 minut. Ponownie różnica w prędkości „ładowania” jest ogromna na korzyść pojazdu ICE.

Oczywiście można to do pewnego stopnia złagodzić, ładując pojazd elektryczny w nocy, kiedy nie korzystasz z samochodu – czego nie da się zrobić w przypadku samochodu ICE. Ponadto, ze względu na to, że w pojazdach elektrycznych „zbiornik” jest znacznie mniejszy, rzeczywista różnica w czasie ładowania nie jest tak duża, jak sugeruje różnica w szybkości ładowania. Mimo to oczywiście potrzebujemy jeszcze szybszych opcji ładowania i dobrze, że nie są one daleko.